FI114947B - Menetelmä ja laitteisto prosessissa olevan prosessilaitteen hystereesin määrittämiseksi - Google Patents

Description

114947

Menetelmä ja laitteisto prosessissa olevan prosessilaitteen hystereesin määrittämiseksi

Keksinnön alue

Keksintö liittyy prosessiautomaatiojärjestelmiin.

5 Keksinnön tausta

Prosessiautomaatiojärjestelmässä säätösilmukka muodostuu tyypillisesti prosessista, mittauksesta, säätimestä ja varsinaisesta säätöelementistä, kuten venttiilistä, ja siihen liittyvästä laitteesta, kuten venttiilinohjain (asennoi-tin) ja toimilaite. Optimaalinen prosessinsäätö riippuu siitä, että kaikki nämä 1 o komponentit toimivat asianmukaisesti.

Esimerkiksi prosessiteollisuudessa, kuten selluloosa- ja paperi-, öl-jynjalostus-, petrokemia- ja kemianteollisuudessa, erilaiset säätöventtiilit, jotka on asennettu laitoksen putkijärjestelmään, säätävät materiaalivirtoja prosessissa. Materiaalivirta voi sisältää mitä tahansa juoksevaa materiaalia, kuten vir-15 taavia aineita, liemiä, nesteitä, kaasuja ja höyryä. Yksinkertaisimmassa muodossaan säätöventtiili voi olla manuaalisesti säädettävä mekaaninen venttiili. Yleensä venttiili on varustettu venttiilinohjaimella ja toimilaitteella. Venttiilinohjain ja toimilaite säätävät säätöventtiilin asentoa prosessin säätöjärjestelmältä tulevan säätösisääntulon (esim. pneumaattinen tai sähköinen säätösisääntulo) 20 mukaan.

Kuvio 1 esittää esimerkkinä säätöventtiilin toiminnallisen lohkokaa-‘ ‘ ( vion. Venttiilinohjain (ts. asennoitin) 10 säätää venttiilin kulkua/asentoa (h) toi- [ *. milaitteen 11 synnyttämän vääntömomentin avulla. Asentoinformaatio (h) ta- * [ kaisinkytketään toimilaitteelta 11 tai venttiililtä 12 venttiilinohjaimen sisääntu- ’; : 25 lossa olevalle summaimelle. Venttiilinohjaimen toiminta perustuu pääasiallises- ti sisääntulosignaalin u (prosessilta tuleva ohjaussignaali) ja takaisinkytketyn asennon (h) väliseen virheeseen (e). Venttiilinohjain 10 toimii siten, että se mi-nimoi tämän virheen säätöalgoritmilla, kuten tila- tai PID-algoritmilla. Tämä ;" ’: säätöalgoritmi räätälöidään kullekin venttiilille ja se voidaan tarvittaessa virittää 30 asennettaessa tai toiminnan aikana. Viritys voi sisältää esimerkiksi vahvistus-parametrien muuttamisen. Venttiilinohjaimessa 10 on myös mahdollista käyttää yhtä tai useampaa ylimääräistä takaisinkytkentää, kuten toimielimen sylinterin nopeustakaisinkytkentää tai painetakaisinkytkentää, jotta saavutetaan ta-: : sapainoisempi ja tarkempi venttiilin asennon säätötoiminto.

114947 2

Kuvio 2 havainnollistaa prosessisäätösilmukan tyypillistä mallia, joka säätää yhtä säätöventtiiliä 22 ja tätä kautta yhtä materiaalivirtaa prosessissa. Säätöventtiili 22 voi olla esimerkiksi kuvion 1 mukainen. Prosessin säätösil-mukka sisältää prosessisäätimen 21, jossa on säätöalgoritmi, joka tuottaa sää-5 tösignaalin u säätämään säätöventtiiliä 22 asetusarvon r (joka saadaan esimerkiksi valvontahuoneen tietokoneelta) ja takaisinkytketyn prosessimuuttujan y mukaan. Säätöalgoritmi voi olla mikä tahansa algoritmi, jota käytetään säätöjärjestelmissä, kuten PID-, Pl- tai P-säätö. Säätöventtiililie 22 syötetty sää-tösignaali u säätää venttiilin asentoa, venttiilin kulkua ja tällä tavoin materiaali-10 virtaa prosessissa. Haluttu prosessimuuttuja y mitataan mittauslähettimellä 24 ja sitä verrataan (lohko 20) saman prosessimuuttujan asetusarvoon r, niin että tuotetaan virhesignaali e2, joka syötetään prosessisäätimelle 21. Prosessisää-din 21 muuttaa säätösignaalia u siten, että se minimoi säätövirheen e2. Pro-sessinsäätövirhe aiheutuu tyypillisesti asetusvirheen muutoksista ja prosessi-15 häiriöistä.

Venttiili oheislaitteineen on usein säätösilmukan heikko lenkki, koska ne ovat ainoita liikkuvia osia. Tämän liikkeen vuoksi esiintyy ongelmia ja nämä ongelmat pienentävät säätösilmukan suorituskykyä. Venttiilillä, toimielimellä (actuator) ja venttiilin asennoittimella (controller, positioner) täytyy olla 20 riittävän tiukat mekaaniset toleranssit, jotta vältetään välien mekaanisten sovitusten aiheuttama välys eli klappi (Backlash). Välyksen seurauksena venttiilin liike ei seuraakaan tarkasti säätösignaalia vaan poikkeaa siitä. Välyksen vaikuni’ tus tulee esille erityisesti kun venttiilin säädön suunta ja sitä kautta venttiilin lii- : kesuunta käännetään vastakkaiseksi. Tällöin säätösignaalin arvo muuttuu jon- 1*1 25 kin aikaan ennen kuin mitatussa ulostulosignaalissa alkaa havaittava muutos.

: Tätä kutsutaan myös säädön kuolleeksi alueeksi (dead band). Tämä ilmiö voi johtua paitsi välyksestä toimielimessä tai asennoittimessa myös venttiilin taker- • » **’ tuulisesta tai muista mekaanisista tekijöistä, kuten lähtökitka. Mekaanisten osi en välys luonnollisesti lisääntyy niiden kulumisen seurauksena.

*·;· 30 Välys (Backlash) ja muut virhetekijät aiheuttavat prosessilaitteen, kuten venttiilin ja/tai sen oheislaitteiden, ohjauksen ja mitatun vasteen välille 1: *; hystereesiä, jota on havainnollistettu kuviossa 3. Suora 31 havainnollistaa ide- • · ·. aalista ohjauksen u ja mittauksen (ulostulon) y, kuten venttiilin asento, välistä suhdetta eli ominaiskäyrää. Todellinen mittaus/ohjausriippuvuus on kuvattu '·:* 35 ominaiskäyrällä 32. Kuten kuviosta havaitaan, välyksen ja mahdollisesti mui- :...: den tekijöiden vuoksi on ylöspäin tapahtuvalla ohjauksella (kasvava u) eri omi- 114947 3 naiskäyrä 32A kuin alaspäin tapahtuvalla ohjauksella (pienenevä u), jolla on ominaiskäyrä 32B. Käyrien välinen ero kuvaa prosessilaitteen ohjauksen hystereesiä.

Joissakin tapauksissa säätimet varustetaan automaattisella Back-5 lash-kompensaatiolla, jotka pyrkivät ottamaan huomioon laitteen mekaanisen epäideaalisuuden aina ohjauksen suuntaa käännettäessä. Tällainen ratkaisu on kuvattu esimerkiksi US-patentissa 5,742,144. Tällaiset ratkaisut ovat teoriassa hyviä, mutta käytännössä rajoittuneita, koska välys ja hystereesi vaihtele-vat erilaisten tekijöiden seurauksena.

10 Tieto hystereesistä ja Backlashista on kuitenkin tärkeä sekä säätö piirin virityksen kannalta että tietona, joka kertoo prosessilaitteen, kuten venttiilin ja/tai sen toimilaitteen tai venttiilinasettimen kunnosta. Mikäli hystereesi tai Backlash kasvaa merkittävästi, voidaan ryhtyä huoltotoimenpiteisiin asian korjaamiseksi.

15 Eräs tyypillinen tapa toimilaitteen hystereesin tai Backlashin totea miseksi on kytkeä säädin manuaaliseen säätötilaan ja tehdä askelkokeista koostuva sekvenssi. Tällöin toimilaite ajetaan eri suunnista samaan asentoon, jolloin mittausten avulla saadaan esille mahdolliset Backlashista tai hystereesistä johtuvat eroavaisuudet ohjauksen ja vasteen välillä. Toinen tyypillinen ta-20 pa on ajaa toimilaite edestakaisin koko ohjausalueen yli ja arvioida Backlash ja hystereesi mittaustuloksista. Esimerkiksi venttiilin toimilaitteen tapauksessa ajetaan venttiili kiinni-asennosta auki-asentoon ja takaisin kiinni-asentoon. Näissä ratkaisuissa on kuitenkin ongelmana se, että ne ovat erillisiä kokeita, : Γ: jotka täytyy suorittaa prosessin ollessa keskeytettynä tai tutkittavan prosessi- 25 laitteen ollessa ohitettuna tai irrotettuna prosessista. Tämän tyyppisiä venttiilin : asettimelle suoritettavia testejä on kuvattu IEC (International Electrotechnical .·’·.] Commission) -standardissa 61514, Industrial-process control systems: Meth ods of evaluating the performance of valve positioners with pneumatic outputs, , first edition, 2000-04.

·;;; 30 WO 01/11436 esittää menetelmän ja laitteen, joka tilastollisesti määrittää yhden tai useamman prosessinsäätösilmukan parametrin estimaatin V: laitteelle tai säätösilmukalle, joka on aktiivisessa toiminnassa prosessinsää- " . töympäristössä. Tällaisia parametreja ovat esimerkiksi kitka, kuollut alue (dead band), kuollut aika (dead time), värähtely, tai Backlash. Menetelmässä aina mi-‘ ' 35 tataan yksi tai useampi signaali prosessinsäätösilmukassa, kun prosessinsää- ,: tösilmukka on kytketty on-line -prosessinsäätöympäristöön, tallennetaan mitat- 4 1 1 4947 tu signaali signaalidatana ja sitten suoritetaan tallennetulle datalle joukko tilastoanalyyseja halutun parametriestimaatin määrittämiseksi. Tämän ratkaisun etuna on, että prosessilaitetta ei tarvitse poistaa prosessista tai säätösilmukkaa ohittaa testin suorittamista varten.

5 Käytännössä on-line tapahtuva hystereesin tai välyksen (Backlash) määrittäminen on herkkä prosessihäiriöille ja epätarkka. Lisäksi yleensä tarvitaan tilastollisia laskentamenetelmiä, matriisilaskentaa, matemaattisia funktioita, jne.

Keksinnön yhteenveto 10 Keksinnön tavoitteena on uusi menetelmä ja laitteisto prosessissa normaalissa ajossa olevan prosessilaitteen hystereesin tai välyksen määrittämiseen tavalla, joka on suhteellisen yksinkertainen ja tarkka.

Tämä keksinnön tavoite saavutetaan oheisissa itsenäisissä patenttivaatimuksissa kuvatulla menetelmällä ja järjestelmällä. Keksinnön edullisia 15 suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa. Esillä olevassa keksinnössä kerätään prosessissa normaalissa ajossa olevan prosessi-laitteen ohjausta edustavan signaalin ja sen ulostuloa edustavan signaalin näytepareja. Ulostuloa edustava signaali voi olla esimerkiksi prosessista mitattu prosessisuure. Se voi myös olla prosessisuureen asetusarvo. Kukin kerätty 20 ohjaus/ulostulo-näytepari käsittää keskimääräisen ohjaussisääntulon ja keskimääräisen mitatun ulostulon, jotka on laskettu ennalta määrätyltä keräilyjaksol-ta. Tyypillisesti, kuten keksinnön eräässä suoritusmuodossa, ohjaussisääntu-loa edustavasta signaalista ja ulostuloa edustavasta mitatusta signaalista otetaan hetkellinen näytepari tietyin aikavälein, joka on edullisesti yhden tai use-. . 25 ämmän sekunnin luokkaa. Tällaista dataa kutsutaan usein sekuntitason datak- / si tai sekuntidataksi. Sitten, kuten keksinnön eräässä suoritusmuodossa, mai- ·' nitun keräilyjakson aikana otetuista hetkellisistä näytepareista (esim. sekunti- datasta) lasketaan keskimääräinen näytepari. Keräilyjakso on edullisesti yhden tai useamman minuutin luokkaa, jolloin keskiarvoja kutsutaan usein minuutti-L, ’: 30 keskiarvoiksi.

, ·, Ennen ominaiskäyrien laskemista seulotaan kerätystä raakadatasta erilleen näyteparit, jotka ovat sopivia jatkokäsittelyyn kunkin näyteparin keski-’ määräisen ohjaussisääntulon suhteellisen muutoksen määrän ja suunnan pe- '.[/· rusteella. Tämä seulonta on erittäin tärkeä menetelmän tarkkuuden kannalta.

: : 35 Normaalissa ajossa säätöpiiri ohjaa prosessilaitetta jatkuvasti siten, että säätö sahaa molempiin suuntiin. Lisäksi esiintyy erilaisia häiriöitä. Seulomalla sopivat 114947 5 näyteparit jatkokäsittelyyn niiden ohjaussisääntulon suhteellisen muutoksen määrän ja suunnan perusteella löydetään kulmapisteet säätötilanteessa, jossa säädön suunta vaihtuu. Säädön suunnan vaihtuessa mitattu ulostulo voi hystereesin tai välyksen vuoksi osua epämääräiselle alueelle ja sitä kautta aiheuttaa 5 virhettä lopulliseen ominaiskäyrien laskentaan. Keksinnön mukaisella seulonnalla varmistetaan, että laskentaan valitut näytteet edustavat ’’stabiilia” tilannetta joko ylös- tai alaspäin suuntautuvassa säädössä. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa tämä valikointi tai seulonta tapahtuu sillä tavoin, että kullekin näyteparille lasketaan keskimääräisen ohjaussisääntulon muutos suhteessa 10 edellisen näyteparin keskimääräiseen ohjaussisääntuloon sekä muutoksen suunta ja jos laskettu muutos on pienempi ja tapahtunut samaan suuntaan kuin mainitulle edellisen näyteparin ohjaussisääntulolle laskettu muutos, valitaan näytepari jatkokäsittelyyn, ja muutoin hylätään näytepari.

Keksinnön mukaisesti näyteparit lisäksi ryhmitellään ensimmäiseen 15 ja toiseen ryhmään kunkin näyteparin keskimääräisen ohjaussisääntulon suhteellisen muutoksen suunnan tai etumerkin perusteella. Nämä kaksi ryhmää edustavat ylösmenevää ohjausta (kasvava ohjauksen arvo, positiivinen etumerkki) ja laskevaa ohjauksen suuntaa (pienenevä ohjauksen arvo, negatiivinen etumerkki). Ryhmittely voi tapahtua ennen seulontaa, seulonnan aikana tai 20 seulonnan jälkeen. Ensimmäisen ja toisen ryhmän seulottujen näyteparien avulla lasketaan sitten ensimmäinen ja toinen ohjaus/ulostulo-ominaiskäyrä, ; j ‘ jotka edustavat nousevaa ja laskevaa ohjausta. Lopuksi näiden ominaiskäyrien · perusteella määritetään prosessilaitteen hystereesi tai välys ensimmäisen ja » * * * ; ;'. toisen ominaiskäyrän välisenä etäisyytenä ainakin yhdessä pisteessä. Käytän- 25 nössä ominaiskäyrän laskeminen käsittää ainakin muutaman pisteen laskemi- ,·. j sen kullekin ominaiskäyrälle. Hystereesin tai välyksen määrittäminen merkitsee • ·» ohjausakselin suuntaisen etäisyyden määrittämisen ainakin yhdessä näin mää-’ ‘ ‘ ’ ritellyssä pisteessä.

Teollisuusprosessin operaattorien kannalta on tärkeä tietää, kuinka • -!' 30 luotettava keksinnön mukaisella tavalla saatu hystereesi tai välys on. Luotetta- !...: vuus vaihtelee erilaisten prosessiolosuhteiden mukana. Keksinnön eräässä . ; . suoritusmuodossa lasketaan määritellylle hystereesille tai välyksille lisäksi luo- . . tettavuusarvo funktiolla, joka sisältää parametreinä ensimmäiseen, nousevaan ominaiskäyrään kuuluvien keskimääräis-:· 35 ten näyteparien lukumäärän Ny1, 114947 6 toiseen, laskevaan ominaiskäyrään kuuluvien keskimääräisten näy-teparien lukumäärän Ny2, ensimmäiseen ominaiskäyrään kuuluvien, mutta toisen ominais-käyrän alapuolella olevien näyteparien lukumäärän Noy1, ja 5 toiseen ominaiskäyrään kuuluvien, mutta ensimmäisen ohjauskäy- rän yläpuolella olevien näyteparien lukumäärän Noy2.

Tämä luotettavuuden määrittely perustuu siihen, että mitä suurempi osa tietyn ominaiskäyrän laskemiseen käytetyistä mittauspareista sijaitsee toisen käyrän takana, sitä epäluotettavampi on saatu tulos. Keksinnön erään suo-10 ritusmuodon mukaisesti luotettavuusarvo lasketaan funktiolla L=max(0,1-Noy1/Ny1-Noy2/Ny2), jolloin L voi saada arvoja välillä 0-1, missä L=1 on täysin luotettava ja L=0 täysin epäluotettava.

Piirrosten lyhyt selitys

Keksintöä selitetään seuraavassa esimerkinomaisten suoritusmuo-15 tojen avulla viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 esittää säätöventtiilin toiminnallisen lohkokaavion, kuvio 2 esittää prosessinsäätösilmukan tyypillisen mallin, ja kuvio 3 on kuvaaja, joka havainnollistaa säätösilmukan ominais-käyrää ja hystereesiä, 20 kuvio 4 on periaatteellinen toiminnallinen lohkokaavio, joka havain nollistaa keksinnön mukaista hystereesin määritysalgoritmia, . . kuvio 5 on tietovirtakaavio, joka havainnollistaa kuvion 4 ilmaisuloh- 7'·. kon 40 algoritmia, • » | ‘ |. kuvio 6A esittää mittauksen y minuuttikeskiarvoja, . , 25 kuvio 6B esittää ohjauksen u minuuttikeskiarvoja ajan funktiona, ; / kuvio 7A esittää ominaiskäyrät, jotka on muodostettu ilman keksin- I · ‘ · > · * nön mukaista valikointia, kuvio 7B esittää ominaiskäyrät, jotka on muodostettu käyttäen kek-.,; j * sinnön mukaista valikointia, • * ’: 30 kuviot 8 ja 9 havainnollistavat hystereesin laskemista ominaiskäyris- tä, ja kuvio 10 on graafinen esitys, jossa yläkuva havainnollistaa ohjaus-;·* mittauspareja ja laskettua ominaiskäyrää ja jossa alakuva esittää frekvenssi- v’: käyrää.

114947 7

Keksinnön yksityiskohtainen selitys

Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa kaikissa teollisuusprosesseissa ja vastaavissa. Keksintöä ei ole rajoitettu mihinkään tiettyyn prosessi-laitteeseen, vaan keksintöä voidaan soveltaa erilaisten laitteiden kanssa, jotka 5 säätävät prosessia, kuten venttiilit, pumput, tuulettimet, lämmönvaihtimet, jne.

Keksinnön esimerkinomaiset suoritusmuodot tullaan kuvaamaan käyttäen esimerkkinä säätöventtiilejä ja niiden oheislaitteita, eli venttiilinoh-jaimia (asennoittimia) ja toimielimiä .

Kuvio 4 on periaatteellinen toiminnallinen lohkokaavio, joka havain-10 nollistaa keksinnön mukaista hystereesin määritysalgoritmia. Säädin 21 on esimerkiksi kuviossa 2 kuvatun tyyppinen PID-prosessisäädin. Se saa sisääntuloina jonkin tyyppisen asetusarvon r (set point) sekä mitatun prosessimuuttu-jan tai muun mittauksen y, joka edustaa tarkkailtavan säätöpiirin tai prosessi-laitteen ohjausvastetta tai ulostuloa. Säädin 21 muodostaa ohjauksen u, joka 15 syötetään prosessilaitteelle, kuten venttiilinohjaimelle, toimielimelle tai asetti-melle. Lohko 40 edustaa keksinnön erään suoritusmuodon mukaista hystereesin tunnistusta (hysteresis identification). Kuvion 4 esimerkissä lohko 40 kerää näytteitä ohjaussignaalista u ja takaisinkytketystä mittaustuloksesta y. Mittaustulos voi olla säädettävän prosessisuureen mitattu arvo, kuten mitattu virtaus 20 venttiilin ulostulona. Mittaustulos y voi olla itse säädettävän prosessisuureen sijasta myös jokin muu ulostuloa edustava mitattu prosessimuuttuja, joka sopi-valta tavalla korreloi säädettävän prosessisuureen tai ulostulon kanssa. Tällai-,,; > ’ nen prosessimuuttuja voi olla esimerkiksi lämpötila, paine-ero tai pH. Vaihtoeh- : toisesti mittaustuloksen tilalla voidaan käyttää myös asetusarvoa r edustavaa ·:··: 25 näytettä. Tämä on mahdollista erityisesti tapauksissa, joissa mittausarvon y on havaittu seuraavan hyvin asetusarvoa r. Näin on esimerkiksi kuviossa 6A ha- .**! vainnollistetussa esimerkissä.

• ·

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa hystereesinilmaisulohko 40 . seuraa algoritmia, jota havainnollistaa kuvion 5 tietovirtakaavio. Lohko 40 ke- * t > 30 rää prosessista sekuntitason näytedataa ys ja us säätöpiirin ohjaus- ja mittaus-' signaaleista u ja y. Sekuntitason datassa tyypillinen näytteenottoväli on yksi Λ. sekunti tai muutamia sekunteja, mutta keksintöä ei ole rajoitettu mihinkään tiet- ; tyyn näytteenottoaikaan. Tätä näytedataa jalostetaan eri vaiheissa ja lasken nan lopputuloksena saadaan arvio prosessilaitteen tai säätöpiirin hystereesis ’;;; ‘ 35 tä ja luotettavuudesta. Menetelmä voidaan jakaa on-line -vaiheseen ja off-line 114947 8 -vaiheeseen, mutta tällainen jako ei ole välttämätön tai se voidaan suorittaa eri lailla kuin tässä esimerkissä on esitetty.

On-line -vaiheessa kerätään prosessin säätöpiireistä sekuntitason tai jollakin muulla keruuvälillä mittauksia säätimen 21 ohjauksesta u ja mittauk-5 sesta y, kuten kuvion 5 vaiheessa 50 on havainnollistettu. Näistä sekuntitason mittausarvoista lasketaan vaiheessa 51 minuuttikeskiarvoja ym ja um, jotka tallennetaan tietokantaan (vaihe 52). Minuuttikeskiarvo tarkoittaa, että keskiarvot lasketaan minuutin tai minuuttien luokkaa olevan keruujakson aikana kerätyistä sekuntitason arvoista. Tämä keruujakso, jonka yli keskiarvo lasketaan, voi kui-10 tenkin vaihdella sovelluksesta riippuen. Tyypillisesti keskiarvojakson valinnassa otetaan huomioon säätimen nopeus tai integrointiaika Tj siten, että keskiarvojen päivitysväli (keruujakso) Tp täyttää ehdon T < TP < 5 x Tj. Jos säätimen integrointiaika Tj olisi pieni suhteessa päivitysjaksoon TP, säädin 21 ehtisi suorittaa monta säätöä yhden jakson TP aikana. Esimerkkinä voidaan sanoa, että 15 virtaussäädössä Tj on tyypillisesti suuruusluokkaa 10-20 sekuntia.

Mikäli automaatiojärjestelmässä on jo muuta tarkoitusta varten käytössä valmis on-line -keräys, jonka avulla kerätään esimerkiksi minuuttikeskiarvoja, säätöpiirin ohjaus- ja mittaussignaaleista, näitä tietoja voidaan sellaisenaan hyödyntää esillä olevan keksinnön tarkoitukseen. Tällöin nämä jo ole-20 massa olevat toiminnot korvaisivat vaiheet 50, 51 ja 52 kuviossa 5.

On-line -vaiheessa tallennetut minuuttitason (u, y) -parit haetaan t myöhemmin, esimerkiksi kerran vuorokaudessa, kerran viikossa tai muulla pe- ·:· riodilla tietokannasta hystereesin laskentaa varten. Tallennetuista minuuttita-

I I « I

; son näytepareista um ja ym valikoidaan tietyn proseduurin mukaisesti ne parit, 25 jotka soveltuvat hystereesin laskentaan (vaihe 53). Parit jaetaan myös kahteen ; ryhmään. Soveltumattomat parit hylätään (vaihe 57). Valikoiduista (um, ym) -pa- * i · reistä lasketaan kaksi ominaiskäyrää (54), joiden perusteella lasketaan hyste-reesi (vaihe 55). Laskentaan 55 kuuluu myös rutiini, joka arvioi tunnistetun hystereesin luotettavuuden.

..li* 30 Seuraavassa kuvataan yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla ‘; kuinka keksinnön mukaisen algoritmin eri vaiheet voidaan toteuttaa.

Minuuttikeskiarvon laskenta * ·: * Sekuntitason (tai muun keruuvälin) näyteparit mittaus- ja ohjaussig- ; naaleista y ja u kerätään puskureihin yS(i) ja uS(i), missä i = 1...N (puskurin pi- 35 tuus on N = 60, kun käytössä on sekunti/minuuttilaskenta). Minuuttitason tai 9 1 1 4947 muun tallennusvälin keskiarvot ym ja um lasketaan puskureissa olevan sekunti-datan perusteella.

Ohjaus-mittausparien valikointi ja jako

Ennen ominaiskäyrän laskentaa valikoidaan minuuttitason raakada-5 tästä ne ohjaus- ja mittausnäytteiden parit, jotka soveltuvat hystereesin laskentaan. Valikoidut näyteparit jaetaan edelleen kahteen ryhmään G1 ja G2 riippuen siitä, onko säätöpiirin ohjaus menossa ylöspäin (ohjauksen u arvo kasvaa) vai alaspäin (ohjauksen u arvo pienenee).

Minuuttikeskiarvopari (um(j), ym(j)) valitaan ominaiskäyrän lasken-10 taan, jos seuraavat kaksi ehtoa täyttyvät: Ιδ“μΟ')|<|δμ„((7-1)| sign(Aum (/)) = sign(Aum (j -1)) missä 15 um(j) on näyteparin j keskimääräinen ohjaussisääntulo, ym(j) on näyteparin j keskimääräinen mitattu ulostulo, j on kokonaislukuindeksi, AUmÖ)= um(j)-um(j-1) sign(Aum) laskee Aum:n etumerkin.

:· 20 * * i i ·· Toisin sanoen mittaus- ja ohjausnäytepari kelpuutetaan mukaan

* t I I

. hystereesin laskentaan vain, jos ohjauksen minuuttikeskiarvon um(j) muutos .!!!: Aum(j) on pienempi kuin edellisen näyteparin ohjaukselle laskettu muutos ja • « >>t . muutos on tapahtunut samaan suuntaan kuin edellinen muutos.

* * · 25 Ohjaus- ja mittausnäyteparit jaetaan edelleen kahteen ryhmään oh- jauksen muutoksen Aum etumerkin perusteella siten, että näytepari otetaan ryhmään G1, kun muutoksen etumerkki on positiivinen (ohjaus on menossa ylöspäin), ja näytepari otetaan ryhmään G2, kun muutoksen etumerkki on ne-:; gatiivinen (ohjaus on menossa alaspäin).

, ; *. 30 Keksinnön periaatteiden mukaisesti suoritettu valikointi ja ryhmittely ovat hyvin oleellisia hystereesin määrityksen tarkkuuden ja luotettavuuden I t T kannalta. Tätä voidaan tarkastella virtauksen säätöön liittyvällä esimerkillä.

Säätöpiirin mittaus- ja ohjaussignaaleista on kerätty keksinnön mukaisesti mi-:,, ’: nuuttikeskiarvoja noin 6,5 tunnin ajalta. Kuvio 6A esittää mittauksen y minuutti- 10 1 14947 keskiarvoja ja kuvio 6B esittää ohjauksen u minuuttikeskiarvoja ajan funktiona. Kuvioista 6A ja 6B nähdään, että ohjaussignaali u sahaa edestakaisin, ilmiö, joka mahdollisesti indikoi toimilaitteen vikaa. Jos kuvioissa 6A ja 6B esitetyistä minuuttikeskiarvoista muodostetaan ohjaus- ja mittausnäyteparit ja piirretään 5 ominaiskäyrät ilman keksinnön mukaista valikointia, saadaan kuvion 7A mukainen lopputulos. Voidaan nähdä, että ohjaus- ja mittausnäyteparit täyttävät koko hystereesialueen eikä selkeitä käyriä voida erottaa. Tarkastellaan sitten keksinnön mukaista toteutusta, jossa valikoidaan ne ohjaus- ja mittausnäyteparit, jotka soveltuvat hystereesin laskentaan, ja jaetaan parit kahteen ryh-10 mään. Valikoidut näyteparit on esitetty kuviossa 7B siten, että ryhmän G1 näy-teparit (ohjaus liikkuu ylöspäin) on merkitty symbolilla o ja ryhmän G2 näyteparit (ohjaus liikkuu alaspäin) on merkitty symbolilla x. Lisäksi näiden perusteella on piirretty kaksi ominaiskäyrää -*-. Kuvioista 7A ja 7B voidaan havaita, että keksinnön mukainen valikointi ja ryhmittely muuttaa kuvion 7A epämääräisen 15 pistejoukon kahdeksi selkeäksi ominaiskäyräksi, joista toinen edustaa ohjausta ylöspäin (positiiviseen suuntaan) ja toinen alaspäin (negatiiviseen suuntaan). Tämä yksinkertainen esimerkki osoittaa, että valikoilla ja ryhmityksellä on hyvin suuri merkitys keksinnön mukaisen menetelmän tarkkuudelle.

Ominaiskäyrien laskenta 20 Valikoinnin ja jaon jälkeen lasketaan näytepareista ominaiskäyrät vaiheessa 54. Ominaiskäyriä on kaksi ja niistä molemmat lasketaan samalla ,·. algoritmilla. Seuraavassa kuvataan algoritmi yhden ominaiskäyrän laskemi- seen.

Ohjausalue (ohjaussignaalin arvoalue) jaetaan koreihin Uo(1)...

‘ 25 Uo(nbin), joihin ominaiskäyrän arvot laskennan edetessä tallennetaan. Pisteet '* Uo(1)...Uo(nbin) ovat korien sijainnit ohjaussisääntuloa edustavalla u-akselilla ja bin on korien lukumäärä. Parametrit y0(1)...yo(ribin) edustavat ulostulon (mittauksen) y arvoja ulostuloa kuvaavalla akselilla y. Täten korien sijaintien ja niiden arvojen muodostamat parit uo(1)/yo(1), ...Uo(nbin)/yo(nbin) määrittelevät ominais-30 käyrän. Tämän lisäksi lasketaan kunkin korin arvon laskennassa käytettyjen näyteparien lukumäärää laskureissa nct(1) ... nct(nbjn)· Korien lukumäärä voi olla mikä tahansa haluttu, esimerkiksi 3, 5 tai 10. Korien uo(1) ... Uo(nbin) arvoja yo(1) ... yo(nbin) päivitetään valikoitujen näyteparien avulla käyttäen ennalta : : ’: määrättyä painotusfunktiota.

35 Keksinnön eräässä suoritusmuodossa kunkin näyteparin mukaan päivitetään kahta paria bn, bn+i, jotka valitaan siten, että seuraava ehto täyttyy: 114947 11 bn<^>-^ K/n_1)+1<6>t+i ^max ^min missä 5 um on näyteparin j ohjauksen minuuttikeskiarvo,

Ym on näyteparin j mittauksen minuuttikeskiarvo n=1..bin,

Umin ja umax ovat ohjausalueen minimi ja vastaavasti maksimi.

Tämän jälkeen päivitetään valittujen korien bn, ja bn+i arvot yo(bn) ja Vo(bn+1) seuraavasti y^b nci(bh)y0(bn) + w,ym nct(bn) + wl v (h x nct(bn+i)y0(b H+l ) + wiym nct(bn+l) + w2 15 missä nct(1)....nct(nbin) edustavat kunkin korin päivitysten (käytettyjen oh-jaus/mittausparien) lukumäärää, ..!; * wn ja wn+i ovat painokertoimet 20

Wn = 1-- * * ,·. : \um-umia-{bn^-l)us,\ \ \ Wn+l - 1 u » , . ust * * “ * ’ ust on korien välinen etäisyys .. _ ^max ^min » Ust - 25 ,:. Lopuksi päivitetään valittujen korien bn, ja bn+1 päivitysten lukumäärät '; [, ’ nct(bn) ja nct(bn+1) seuraavasti ‘ ’ nct(bn) = a*nct(bn) + wi : ;nct(bn+i) = a*nct(bn+i) + w2 . ‘1'. 30 missä a on vakio.

114947 12

Vakio a on ns. unohduskerroin. Unohduskertoimen a arvoksi valitaan yleensä a = 1, joka tarkoittaa, ettei unohdus ole käytössä. Jatkuvassa seurannassa saattaa kuitenkin olla edullista valita arvo a < 1, tyypillisesti a = 0,9 - 0,9999. Tällainen arvo tarkoittaa, että uudempi mittaus saa korin päivi-5 tyksessä suuremman painokertoimen kuin vanha mittaus. Näin vanhojen mittausten vaikutus vähitellen katoaa eli ne ’’unohdetaan”.

On huomattava, että tässä esitetty käyrien laskentamenetelmä on vain yksi mahdollinen laskentatapa, joka kuitenkin parantaa laskennan tarkkuutta. Alan ammattimiehelle on edellä olevan selityksen perusteella kuitenkin 10 ilmeistä käyttää myös muita menetelmiä ominaiskäyrien laskemiseen keksinnön mukaisesti valikoitujen ja ryhmiteltyjen minuuttikeskiarvojen mukaan.

Hystereesin laskenta

Ominaiskäyrän laskenta 54 tuottaa kaksi ominaiskäyrää (tai ominaiskäyrien pisteet).. Toinen käyrä edustaa nousevaa ohjausta ja toinen laske-15 vaa ohjausta. Hystereesi lasketaan ominaiskäyrien etäisyytenä ohjausakselin (u-akselin) suunnassa yhdessä tai useammassa pisteessä, Pisteiden paikan ja määrän valinta riippuu edullisesti siitä, miten ohjaus on liikkunut keruujakson aikana.

Tarkastellaan esimerkkinä hystereesin laskemista yhdessä pistees-20 sä viitaten kuvioon 8. Esimerkissä tunnetaan kaksi pistettä toisessa ominais-käyrässä (ua, yA) ja (uc, yc) sekä yksi piste toisessa ominaiskäyrässä (uB, yB) niin että yA > ye > yc· Ominaiskäyrien etäisyys u-akselin suunnassa h on

«I

h=uA-uB+^-u^y°-y^ (Vc-Va)

Kuvio 9 havainnollistaa kahta ominaiskäyrää, joissa hystereesi on laskettu useassa pisteessä. Kuviossa 9 esitettyjen ominaiskäyrien ohjausakse-:· Iin (u-akselin) arvot kuvaavat ohjauksen suhteellista osuutta (%) koko ohjaus- • : alueesta (100 %).

30 Esimerkki

Yllä kuvatun suoritusmuodon ominaiskäyrälaskentaa havainnollistetaan tässä esimerkin avulla. Tässä esimerkissä kuvataan, yksinkertaisuuden vuoksi, vain yhden ominaiskäyrän laskentaa. Käytännössä hystereesilaskenta päivittää samalla periaatteella kahta ominaiskäyrää.

114947 13

Esimerkissä käytetyt parametrit

Korien määrä: η^η = 4 Ohjaus min: umjn = 0 5 Ohjaus max: umax = 30

Korien välinen etäisyys siis ust =10.

Ennen päivitystä ominaiskäyrää kuvaavat vektorit eivät varsinaisesti sisällä mitään tietoa. Vektorit ovat 10

•Ominaiskäyrän mittaukset yO •Ominaiskäyrän ohjaukset uO

•Ominaiskäyrän frekvenssitieto (osumien lukumäärä) net 15 yO = [0 0 0 0] uO = [0 10 20 30] net =[0 0 0 0]

Lisätään ominaiskäyrään seuraava ohjaus-mittaus pari 20 um “12 Ym = 3 : Valitaan ensin korit seuraavan kaavan mukaan 25 ; 6, < U-'U~" („t„-l) + l<ft3 * * u —u *. * max min —’β"- -1)-H = ^(4-1) +1 = 2.2 => b, = 2,b,= 3 “max “«min 3°-° , ; ·. 30 Lasketaan painokertoimet ’* _1 |«, ~“min ~(bl -ίΚΐ _A |l2-0-(2~l)xl0|_ Qg :W’ usl 10 ,,.: Päivitetään mittausvektorit yO seuraavan kaavan mukaan 14 114947 nct(bl)y0(bi) + w,ym _ 0 + 0.8x3 _ Λ]) nct(bx) + w, 0 + 0.8

Mittausvektorit yO, kori 3 ja ohjausvektorin u0 korit 2 ja 3 päivitetään samalla tavalla.

5

Vektori net päivitetään nct(2) = a*nct(2) + = 1*0 + 0.8 = 0.8 10 ja sama korille 3. Unohduskerroin on a=1, mikä tarkoittaa, ettei unohdus ole käytössä.

Ensimmäisen ohjaus-mittausparin jälkeen ominaiskäyrävektorit ovat: 15 yO = [0 3 30] uO = [0 12 12 30] net =[0 0.8 0.2 0] 20 Seuraavaksi päivitetään ominaiskäyrää seuraavalla ohjaus-mittaus ; * parilla ; ; ; Um — 24 ··>·· ym = 5 .·. : 25 • i » .*./ Ohjaus on nyt korien 3 ja 4 välissä (bi = 3, b2 = 4), niin että se on lähempänä koria 3 (painokerroin wi = 0.6) kuin koria 4 (painokerroin w2 = 0.4).

» • - i ’ Mittausvektorin päivitykset tehdään seuraavasti 30 .·!·. ,L N nct(bx)yM + y»xym _ 0.2x3 + 0.6x5 _ ϊ.; .:, · Sama kaava käytetään ohjauksen päivityksessä 1 1 4947 15 0.2x12 + 0.6x24 Λ1 w0(3) =-= 21 0 0.2 + 0.6 nct-vektoria päivitetään, 5 nct(3) = nct(3) + w1 = 0.2 + 0.6 = 0.8 y0(4), u0(4), ja nct(4) päivitetään samalla tavalla kuin edellä (kori tyhjä ennen päivitystä). Painokerroin w2 = 0.4.

10 Toisen pisteen jälkeen ominaiskäyrävektorit ovat y0 = [0 3 4.5 5] uO = [0 12 21 24] net = [0 0.8 0.8 0.4] 15

Lisätään vielä seuraava pari

Um = 15 ym = 4 20

Tulos on y0 = [0 3.3846 4.3077 5.0000] *", uO = [0 13.1538 18.6923 24.0000] • * * * ‘ ] 25 net = [0 1.3000 1.3000 0.4000] • · i :: Oletetaan vielä, että laskentaa on jatkettu siten, että on lisätty 97 kpl mittaus-ohjaus paria, niin että ohjaus on satunnaisesti valittu kokonaisluku vä-;; * Iillä 0-30, ja mittaus on tämän neliöjuuri pyöristetty lähimpään kokonaislukuun.

30 Kuviossa 10 on yläkuvassa esitetty esimerkissä käytetyt ohjaus- mittaus parit (x) ja laskettu ominaiskäyrä (—*—) yO vs. uO. Alakuvassa on esitetty frekvenssikäyrä net vs. uO (—*—).

' Kaikissa esitetyissä suoritusmuodoissa ja muissa keksinnön muun- nelmissa on mahdollista korvata mittaus y asetusarvolla r tai sitä edustavalla : 35 signaalilla.

114947 16

Selitys ja siihen liittyvät kuviot on tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevan keksinnön periaatteita. Erilaiset vaihtoehtoiset toteutustavat, muunnelmat ja muutokset ovat alan ammattimiehelle ilmeisiä tämän selityksen perusteella. Esillä olevaa keksintöä ei ole tarkoitettu rajoittumaan tässä kuvattui-5 hin esimerkkeihin, vaan keksintö voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa ja hengessä.

t · » » I *

Claims (17)

114947

1. Menetelmä prosessissa olevan prosessilaitteen hystereesin määrittämiseksi, joka menetelmä käsittää 5 kerätään prosessilaitteen ohjaussisääntuloa ja prosessiulostuloa edustavien signaalien näytepareja, lasketaan kerättyjen näyteparien avulla prosessilaitteen hystereesi, tunnettu siitä, että kukin kerätty näytepari käsittää keskimääräisen ohjaussisääntulon 10 ja keskimääräisen ulostulon ennalta määrätyltä keräilyjaksolta, seulotaan (53) näyteparit, jotka ovat sopivia jatkokäsittelyyn, kunkin näyteparin keskimääräisen ohjaussisääntulon suhteellisen muutoksen määrän ja suunnan perusteella, ryhmitellään (53) näyteparit ensimmäiseen ja toiseen ryhmään kun-15 kin näyteparin keskimääräisen ohjaussisääntulon suhteellisen muutoksen suunnan perusteella, lasketaan (54) ensimmäinen ja toinen ohjaus/ulostulo-ominaiskäyrä ensimmäisen ja vastaavasti toisen ryhmän seulottujen näyteparien avulla, määritetään prosessilaitteen hystereesi ensimmäisen ja toisen omi-20 naiskäyrän välisenä etäisyytenä ainakin yhdessä pisteessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ; että mainittu prosessiulostuloa edustava signaali käsittää jonkin seuraavista: ··· ’ mitattu prosessisuure (y); tai prosessisuureen asetusarvo (r) prosessisäädös- sä. [ ’ 25 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu '· " siitä, että mainittu seulominen (53) käsittää lasketaan kullekin näyteparille keskimääräisen ohjaussisääntulon muutos suhteessa edellisen näyteparin keskimääräiseen ohjaussisääntuloon ,,; i · sekä muutoksen suunta, 30 jos laskettu muutos on pienempi ja tapahtunut samaan suuntaan kuin mainitulle edellisen näyteparin ohjaussisääntulolle laskettu muutos, vali- ! taan näytepari jatkokäsittelyyn, ja muutoin hylätään näytepari. • »

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-‘-·’ tu siitä, että muutoksen suunta lasketaan laskemalla muutoksen etumerkki, 114947 jolloin etumerkki on positiivinen, jos ohjaussisääntulo on kasvamassa, ja negatiivinen, jos ohjaussisääntulo on pienenemässä.

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu seulominen käsittää 5 näytepari um(j),ym(j) valitaan ominaiskäyrän laskentaan jos seuraa- vat kaksi ehtoa täyttyvät: |Awm (y)| < |Awm (7 -1)| sign(Aum (/)) = sign{Aum (j -1)) missä um(j) on näyteparin j keskimääräinen ohjaussisääntulo, 10 ym(j) on näyteparin j keskimääräinen mitattu ulostulo, j on kokonaislukuindeksi, Aum(j)= um(j) - um(j-1) sign(Aum) laskee Aum:n etumerkin.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että näyteparit ryhmitellään ensimmäiseen ja toiseen ryhmään seuraavan säännön perusteella: jos Aum:n etumerkki positiivinen, näytepari kuuluu ensimmäiseen ryhmään, jos Aum:n etumerkki negatiivinen : näytepari kuuluu toiseen ryh- ; · 20 mään.

7. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tun- : ; ’; n e 11 u siitä, että mainittu kerääminen käsittää •: · · · otetaan ohjaussisääntulosta (um) ja mitatusta ulostulosta (ym) hetkel- .·. : linen näytepari (ys, us) tietyin aikavälein, aikavälin ollessa edullisesti yhden tai .···’ 25 useamman sekunnin luokkaa, lasketaan mainitun keräilyjakson aikana otetuista hetkellisistä näy-tepareista (ys, us) mainittu keskimääräinen näytepari (um, ym), keräilyjakson ol-• ;; lessa edullisesti yhden tai useamman minuutin luokkaa.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, \ : 30 tunnettu siitä, että lasketaan hystereesille luotettavuusarvo funktiolla, joka sisältää parametreinä , ensimmäiseen, nousevaan ominaiskäyrään kuuluvien keskimääräis ten näyteparien (um, ym) lukumäärä Ny1, 114947 toiseen, laskevaan ominaiskäyrään kuuluvien keskimääräisten näy-teparien (um, ym) lukumäärä Ny2, ensimmäiseen ominaiskäyrään kuuluvien mutta toisen ominais-käyrän alapuolella olevien näyteparien lukumäärä Noy1, ja 5 toiseen ominaiskäyrään kuuluvien mutta ensimmäisen ohjauskäyrän yläpuolella olevien näyteparien lukumäärä Noy2.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että luotettavuusarvo L lasketaan funktiolla L=max(0,1-Noy1/Ny1-10 Noy2/Ny2), jolloin L voi saada arvoja välillä 0-1, missä L=1 on täysin luotettava ja L=0 täysin epäluotettava.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kummankin ominaiskäyrän laskeminen käsittää jaetaan ohjaussisääntulonohjausalue koreihin Uo(1)....u0(nbin), missä 15 uo(1)....u0(nbin) on korien sijainti ohjaussisääntuloa edustavalla u-akselilla ja bin on korien lukumäärä, jolloin korien sisältämien arvojen yo(1)....yo(nbin) edustavat ulostulon arvoja ulostuloa kuvaavalla y-akselilla ja arvoparit u0(1)/y0(1),...., uo(nbin)/yo(nbin) määrittelevät ominaiskäyrän, päivitetään korien u0(1)....u0(nbin) arvoja yo(1)....yo(ribin) mainittujen 20 keskimääräisten näyteparien avulla käyttäen ennalta määrättyä painotusfunk-tiota.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu sii- •« · ... tä, että päivitetään kunkin näyteparin mukaan kahta koria bn, bn+1, jotka va-; 25 Iitaan siten että seuraava ehto täyttyy K< + 1 <*,„ ^max ^min missä ..!: ‘ um on näyteparin keskimääräinen ohjaussisääntulo, :: ym on näyteparin j keskimääräinen mitattu ulostulo, , , 30 n=1..bin, , · ·., Umin ja umax ovat ohjausalueen minimi ja vastaavasti maksimi, päivitetään valittujen korien bn, ja bn+i arvot y0(bn) ja y0(bn+i) seuraa- : : vasti 114947 y0{b) = nct(b^yM+w\y»- ” nct(bn) + w, VJh N- nCt(bn^yo(b^) + W2y,n «+l) ,/. v ”ct(bn+1) + w2 missä nct(1)....nct(ribin) edustavat kunkin korin päivitysten lukumäärää, 5 wn ja wn+i ovat painokertoimet V,, _1 k -«min «,, _1 k. - «min -(^1 -1K| %+ι — 1 «,/ ust on korien välinen etäisyys U — LI 10 w. S: max min päivitetään valittujen korien bn, ja bn+1 päivitysten lukumäärät nct(bn) ja nct(bn+1) seuraavasti nct(bn) = a*nct(bn) + wi nct(bn+i) = a*nct(bn+i) + w2 15 missä a on vakio.

12. Järjestelmä prosessissa olevan prosessilaitteen hystereesin määrittämiseksi, joka järjestelmä käsittää välineet, joilla kerätään prosessilaitteen ohjaussisääntuloa ja pro-: i ‘: sessiulostuloa edustavien signaalien näytepareja, ·:··· 20 välineet, joilla lasketaan kerättyjen näyteparien avulla prosessilait- : teen hystereesi, ,*··] tunnettu siitä, että kukin kerätty näytepari käsittää keskimäärä!- I I sen ohjaussisääntulon ja keskimääräisen ulostulon ennalta määrätyltä keräily-, jaksolta, ja että järjestelmä käsittää I * · ·;;; 25 välineet (53), joilla seulotaan näyteparit, jotka ovat sopivia jatkokä- : sittelyyn, kunkin näyteparin keskimääräisen ohjaussisääntulon suhteellisen : ‘ ‘: muutoksen määrän ja suunnan perusteella, välineet (53), joilla ryhmitellään näyteparit ensimmäiseen ja toiseen ryhmään kunkin näyteparin keskimääräisen ohjaussisääntulon suhteellisen • * · ';; * 30 muutoksen suunnan perusteella, 1 1 4947 välineet (54), joilla lasketaan ensimmäinen ja toinen ohjaus/ulostulo-ominaiskäyrä ensimmäisen ja vastaavasti toisen ryhmän seulottujen näytepa-rien (um, ym) avulla, välineet (55), joilla määritetään prosessilaitteen hystereesi ensim-5 mäisen ja toisen ominaiskäyrän välisenä etäisyytenä ainakin yhdessä pisteessä.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu prosessiulostuloa edustava signaali käsittää jonkin seuraavis-ta: mitattu prosessisuure (y); tai prosessisuureen asetusarvo (r) prosessisää- 10 dössä.

14. Patenttivaatimuksen 12 ja 13 mukainen järjestelmä, tunnet-t u siitä, että mainitut seulomisvälineet käsittävät välineet (53), joilla lasketaan kullekin näyteparille keskimääräisen ohjaussisääntulon muutos suhteessa edellisen näyteparin keskimääräiseen 15 ohjaussisääntuloon sekä muutoksen suunta, ja joilla valitaan näytepari jatkokäsittelyyn, jos laskettu muutos on pienempi ja tapahtunut samaan suuntaan kuin mainitulle edellisen näyteparin ohjaussisääntulolle laskettu muutos, ja muutoin hylätään näytepari.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 12-14 mukainen järjestelmä, tun-20 n e 11 u siitä, että järjestelmä käsittää välineet (55), joilla lasketaan hystereesil- t ’ le luotettavuusarvo funktiolla, joka sisältää parametreinä ensimmäiseen, nousevaan ominaiskäyrään kuuluvien keskimääräis-. . ten näyteparien lukumäärä Ny1, toiseen, laskevaan ominaiskäyrään kuuluvien keskimääräisten näy- * · . 25 teparien lukumäärä Ny2, ensimmäiseen ominaiskäyrään kuuluvien mutta toisen ominais-’"käyrän alapuolella olevien näyteparien lukumäärä Noy1, ja toiseen ominaiskäyrään kuuluvien mutta ensimmäisen ohjauskäyrän ..li* yläpuolella olevien näyteparien lukumäärä Noy2. • » I I ·

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen järjestelmä, t u n n ett u sii- v : tä, että luotettavuusarvo L lasketaan funktiolla L=max(0,1-Noy1/Ny1-“. Noy2/Ny2), jolloin L voi saada arvoja välillä 0-1, missä L=1 on täysin luotettava ja L=0 täysin epäluotettava. 1 1 4947

17. Ohjelmatuote, joka sisältää ohjelmakoodin, joka toteuttaa jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukaisen menetelmän menetelmävaiheet, kun se ajetaan tietokoneessa ja vastaavassa. 1 1 4947